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Posted in | Nanoanalysis

表面の Nano 織ることが氷形成を防ぐことができること新しい調査結果ショー

Published on January 24, 2011 at 6:01 AM

より古い建物に住んでいる人々は頻繁に彼らの配管またはラジエーターの管のパウンディングの騒音を聞きます - それはにより時々管は破烈しますことができること弁は管の運送水か蒸気で突然開くか、または閉じられるとき発生できる十分な力が付いている移動します圧力波は水撃作用により、呼出される有名な効果管です。

ここで、新しい研究は水のしぶきが表面を打つ時はいつでも同じような効果が小さいスケールの場所を取ることを示します。

これはカラー高められた画像それを沈殿させることを使用される点滴器から離れる直前に superhydrophobic 表面で沈殿する水のしぶきを示します。

現象がエンジニアが海水淡水化プラントおよび蒸気ベースの発電所で使用される耐久の凝縮の表面を設計するのを助けることができることを MIT の Kripa ワーラーナシー、新しい見つけることのレポートの共著者はジャーナル物理的な検討の文字で今週出版されて、言います。 他の共著者は MIT 機械工学大学院生 Hyuk 分 Kwon およびアダム Paxson、および Neelesh Patankar ノースウェスタン大学の助教授を含んでいます。

、ワーラーナシーは機械工学の d'Arbeloff の助教授発電所のタービンで使用される刃がなぜそう急速に低下し、頻繁に取り替えられる必要がありがちである説明し耐久のタービンのデザインに導くことができることをか効果が言います。 石炭、核燃料、天燃ガスまたは石油によって熱されて - 改良しますかどうか世界で生成されるすべての電気の半分について蒸気タービンから来るので - 長寿および効率は補充所要時間を減らし、これらのプラントのために全面的な出力を高めることができこうして温室効果ガスの世界の放出を抑制するのを助けます。

場合によってはヤモリのロータス葉そして皮のような実際のところ、見つけられる織り目加工の表面をまねる superhydrophobic (水撃退の) 表面の開発に広まった興味がずっとあります、ワーラーナシーは言います。 しかしそのような表面がどのようにの動作するか今のところ行なわれるほとんどの研究はずっと静止試験です: そのような表面で (wetting と呼出される) 広がる異なったサイズの方法しぶきを見るためまたは用紙のより大きいしぶきまでどのように玉が付くか、典型的な方法は静止したしぶきで水をゆっくり足し算または引き算することです。 しかしこれはしぶきが表面でどのようにの反応するか現実的なシミュレーション、ワーラーナシー言いますではないです。

「あらゆる実質アプリケーション、事にダイナミックでであって下さい」と彼は言います。 そしてワーラーナシーの研究は表面に当る移動しぶきの原動力が形作られるしぶきとかなり異なっていることを示します。

具体的には、そのようなしぶきは強い圧力 - 水ハンマーの効果の小規模バージョン -- を作り出す急速な内部減速を経ます。 それはこの小さいですが、凹みおよび腐食のためのアカウントが発電所のタービン・ブレードで見つけた圧力の強い破烈、有用な寿命を限定する彼は言います。

「これは発電所デザインの最も大きい未解決問題の 1 つ」ですと、彼は言います。 刃の損傷に加えて、蒸気の流れと混合される水滴の形成そして成長は力の多くを搾り取りま、そのようなプラントのシステム損失の 30% までを占めます。 ある蒸気ベースの発電所は、天燃ガスの結合サイクルのプラントのような、既に電気に燃料のエネルギーを変換することの 85% までの効率があることができるのでこれらのしぶきの損失が除去できたら力の 5 パーセントの倍力をほとんど提供してもよい。

「これは新しい見つけることです、全く」、デイヴィッド Quéré を物理学の実験室および ESPCI の異質材料、パリの機械工の研究責任者言います。 彼は水が装飾の上にとどまれば 「水が一義的な方法ですべり、転送できる Superhydrophobic の文書に興味深い特性があることを説明します、私達はそれらで見つけます。 (私は水がマイクロ釘のベッドの上にそして。)」坐るのでその苦行僧の効果を呼出すのを好みます

この研究は、 Quéré は言いましたり、この種類の有害な影響に抵抗すること」。できる材料の設計を助けるので」、および従って新しい調査結果 「superhydrophobic 材料という点において興味深いですしぶきが上にとどまり、頻繁に代りに 「釘で刺傷されてなぜ得ないか説明します

表面の小規模に織ることはしぶきがタービン・ブレードまたは他の装置の表面をぬらすが、表面パターンの間隔そしてサイズは動的に調査される必要がありますことを防ぐことができますワーラーナシーおよび彼の共著者が開発するそれらのような技術を使用してと彼は言います。 これらの機能のサイズそして間隔がちょうど右であるときだけ表面の規則的に間隔をあけられた隆起か柱は水取除く効果を作り出すことができます。 この研究は水撃退の効果を作り出すためにある有効が、がその失敗より小さい大きくかサイズそれを織ることの重大なスケールのようであることを示しました。 このチームが開発する分析はタービン・ブレードおよび他の装置の superhydrophic 表面を作り出すための模造の最も有効なサイズそして形を定めることを可能にするべきです。

作業は方法のワーラーナシーの研究と表面の nano 織ることを使用して飛行機の翼の氷形成を、また防ぐ関連していますがこれの潜在的なアプリケーションは最新の研究大いにより広いです。 発電所のタービンに加えて、これはまた海水淡水化プラントのコンデンサーのデザイン、および操作が表面のインクの沈殿のしぶきに基づいているインクジェット・プリンタのデザインに影響を与えることができます。

この作業は持続性のための MIT エネルギーイニシアチブ、全米科学財団、 Du Pont MIT 同盟およびイニシアチブおよび北西のエネルギーによって資金を供給されました。 MIT の Edgerton の中心はまた高速ビデオ装置を提供しました。

ソース: http://web.mit.edu/

Last Update: 11. January 2012 12:18

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